唾液中白细胞介素与口腔癌的关系

2018-11-26 11:11 来源:华西口腔医学杂志
作者:王迪侃 廖贵清阅读量:3663

    人类唾液中富含多种成分,如免疫球蛋白、激素、游离氨基酸、无机离子等,这些成分很好地反映了机体生物学功能及状态。除此之外,经口服或注射的药物亦可发现于其中。然而,这些成分并非是一成不变的,机体在受到疾病的侵扰下,体内免疫水平发生改变,分泌到唾液中的物质种类和含量发生相应改变,唾液用于疾病的诊断越来越受到重视。白细胞介素(interleukin,IL)是正常生命活动不可或缺的细胞因子,在免疫细胞的增殖、分化和成熟等方面发挥着重要的作用。IL与口腔癌(oral cavity cancer,OCC)的发生、发展存在不可分割的关系。OCC因其发生部位的特点,检测唾液微环境中的IL往往较血液更为敏感和更具诊断价值,正因为此,越来越多的学者将唾液IL视为OCC早期诊断的潜在生物标志物。本文就唾液中IL的检测方法及其与OCC发生、发展的关系等方面的研究进展作一综述。

    1. 唾液中的IL

    1.1 唾液中IL的检测方法

    随着液体活检的发展,基于唾液样本获取的便捷性及无创性,唾液蛋白质组学分析的优势正逐渐体现。酶联免疫吸附测定(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)一直作为蛋白质定量的金标准,在唾液IL的检测中具有无法取代的地位,但其检测蛋白质需要的样本量较大,花费时间较长。为提高效率,学者采用Luminex xMAP液相芯片技术同时进行多种IL检测,大大缩短了检测时间,节省成本,与ELISA法对比,其相关系数也可达到90%以上。Luminex法的不足之处主要在于抗体之间存在一定的交叉性反应,从而影响实验结果的精确性。

    Malhotra等报道一种承载着纳米金属颗粒的微流控芯片检测技术,通过磁珠的分选富集,对唾液中IL的分析能达到fg·mL-1级别,具有极高的敏感度。微流控芯片检测技术同时具备成本低、设备组装简便、样本分析快速的特点,目前已应用在部分肿瘤的临床诊断中。研究指出,电化学磁珠生物传感器可用于同时检测IL-8及IL-8 mRNA,IL-8的定量结果与ELISA法基本一致。常规的电化学生物传感器通过电极板上生物分子之间的特异性识别作用,将信号转为可测电信号,实现对物质的定性、定量检测,而该方法建立一种磁珠分选电化学传感信号,减少基质效应带来的不确定性,增强了IL检测的敏感性,并能实现对mRNA的同步检测,在唾液蛋白质组学分析中具有重要的意义。

    1.2 唾液中IL成分

    唾液中IL种类繁多,包括IL-1α、IL-1β、IL-2、IL-6、IL-7、IL-8、IL-10、IL-12、IL-13、IL-16、IL-18、IL-32、IL-33、IL-35等。这些IL的含量与龋病、牙龈炎、牙周炎、灼口综合征、口腔癌关系密切。研究发现,变异链球菌的数量与IL-1β的浓度呈正相关,但因龋病致病原因的复杂性,尚不能判定IL-1β与龋病的发生存在确切关系。IL-2和IL-6在灼口综合征患者中的浓度均明显高于正常人群。

    在牙周炎患者中,IL-32的浓度明显高于正常人,抗炎因子IL-10浓度则明显低于正常人,经过牙周基础治疗后,唾液中IL发生改变,IL-32浓度明显下降,IL-10浓度升高。另一份检测牙周炎患者唾液中IL-33的研究发现,IL-33浓度与正常人无明显差异。由此可见,牙周炎状态并不能影响唾液中各类IL含量,准确找出牙周炎相关IL对于牙周炎的治疗有着重要意义。

    唾液中IL作为OCC早期诊断的生物标志物最早见于2004年,St John等发现口腔鳞状细胞癌(oral squamous cell cancer,OSCC)患者唾液中IL-8含量显著高于正常组,并进一步使用逆转录聚合酶链式反应(reverse transcription-polymerase chain reaction,RT-PCR)验证IL-8 mRNA时得出相同的结果,从而提出IL在OCC早期诊断中具有价值。各学者对口腔癌、癌前状态及正常人群唾液中IL的浓度进行了对比研究,口腔癌状态下唾液中较多IL发生显著性改变,这与唾液微环境的免疫状态关系密切。这些IL在OCC的发生、发展及转移等方面有着举足轻重的地位。

    2. IL与口腔癌的关系

    2.1 IL-1与OCC

    IL-1多由巨噬细胞、单核细胞、成纤维细胞、树突状细胞分泌,其家族庞大,包含11种分子。这些分子能招募吞噬细胞、淋巴细胞,激发宿主的抗感染能力。由于IL-1α在OCC状态唾液中含量极低,IL-1与OCC的研究主要集中在IL-1β及IL-1受体拮抗剂IL-1Ra。OCC(以鳞状细胞癌为主)患者唾液中IL-1β及IL-1Ra的浓度均明显升高,预示着其在OCC的发生、发展过程中可能发挥重要作用。研究发现,IL-1β经趋化因子配体-受体[chemokine(C-X-C motif)ligand 1-chemokine(C-X-C motif)receptor type 2,CXCL1-CXCR2]反应轴使表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor,EGFR)酪氨酸磷酸化,调节EGFR信号促进人口腔黏膜癌前病变细胞(dysplasia oral mucosa keratinocyte,DOK)及OSCC细胞增殖;而通过慢病毒转染CXCL1靶向短发夹RNA(short hairpin RNA,shRNA)或者使用CXCR2拮抗剂可观察到EGFR酪氨酸磷酸化明显减少,DOK细胞增殖也急剧下降。

    Lee等也发现,IL-1β能够促进DOK和OSCC细胞增殖,并能增强血管生成能力及上皮间充质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)相关基因Snail、Slug表达,下调钙黏附蛋白E(E-cadherin)表达,在OCC侵袭转移中同样表现出重要作用。

    2.2 IL-6与OCC

    由巨噬细胞、T细胞、B细胞等多种细胞产生的IL-6是一种多功能生物学分子,能够调节多种细胞的生长与分化,调控机体免疫应答、急性期反应及造血功能,并在机体的抗感染免疫反应中扮演重要角色。在预测OCC局部区域性复发时,经过多变量分析,IL-6浓度也可作为独立风险因素,随着IL-6浓度增加,OCC局部复发概率呈现增高趋势。

    IL-6与OCC的发生、增殖、侵袭、转移关系密切,主要表现在5个方面。

    1)IL-6导致抑癌基因甲基化,长散布元件(long interspersed nuclear element,LINE)-1全局低甲基化。IL-6介导的炎症状态使抑癌基因CHFR、GATA5和PAX6启动子甲基化,同时使细胞内LINE全局低甲基化,导致染色体不稳定性,在肿瘤生成中起重要作用。

    2)IL-6使磷酸化信号转导及转录活化因子3(phosphorylated signal transducer and activator of transcription 3,pSTAT3)移位核内,调控基因表达。IL-6与IL-6R结合后,激活酪氨酸激酶/信号转导和转录激活子(Janus kinases/signal transducer and activator of transcription,JAK/STAT)通路,使STAT3磷酸化后移位于核内,调控细胞的生长与抗凋亡。抗肿瘤药物和厚朴酚则能抑制JAK2/STAT3通路,减弱IL-6所致的肿瘤增殖、迁移能力。

    3)IL-6抑制自身抗肿瘤免疫。Teruel等研究发现,高浓度的IL-6能抑制自然杀伤细胞(natural killer cell,NKC)抗肿瘤作用,使癌细胞抗性增强。

    4)IL-6促进破骨。体外及动物实验表明,OCC细胞产生的IL-6能引导破骨细胞形成,致使癌旁骨质分解破坏。癌细胞及破骨细胞通过相关炎性因子交互作用,促进癌细胞进入破坏的骨质中,造成肿瘤的骨破坏及侵袭。

    5)IL-6介导的淋巴管形成对OCC颈淋巴转移有重要作用。IL-6通过磷脂酰肌醇3-激酶(phosphoinositide 3-kinase,PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B,Akt)信号,上调表达血管内皮生长因子C(vascular endothelial growth factor-C,VEGF-C)mRNA,增加的VEGF-C具有强大的促淋巴管生成作用,与OCC颈淋巴转移密切相关。经妥珠单抗治疗后,OCC出现颈部淋巴转移情况明显减少。

    2.3 IL-8与OCC

    IL-8是一种炎症状态下产生的多生物活性促炎因子,主要由间皮细胞、中性粒细胞、内皮细胞、单核细胞和多种肿瘤细胞产生,其血管生成作用与多种恶性肿瘤的侵袭关系密切。在OCC的研究中,Long等发现,IL-8通过旁分泌及自分泌的形式,活化JAK2/STAT3/Snail、丝裂原活化蛋白激酶/细胞外调节蛋白激酶(mitogen activated protein kinase/extracellular signal-regulated kinase,MAPK/ERK)、Akt信号通路,引导癌旁正常上皮向间充质转化,导致OCC侵袭。另一方面,癌细胞分泌产生IL-8后,上调基质金属蛋白酶-7(matrix metalloproteinases-7,MMP-7)的表达,在OCC侵袭中也发挥着重要的作用。

    侵袭转移的具体过程或许与OCC树突状伪足的生成有关,而这种伪足与中性粒细胞旁分泌产生的IL-8有紧密联系。因此可以看出,IL-8与OCC的侵袭有着割据不断的关联,OCC患者唾液中IL-8较癌前状态和正常人群偏高也在情理之中。除此之外,学者对IL-8相关非编码RNA也进行了研究。Peng等的研究表明,在DOK及OSCC细胞系中,IL-8能显著提高miRNA-424-5p的表达,进而下调细胞因子信号抑制物(suppressors of cytokine signaling,SOCS)2,减弱其去磷酸化作用,而后使STAT5磷酸化,调控肿瘤的增殖。IL-8的3’端非编码区能与具有抑癌作用的miRNA-124结合,导致其功能丧失,促进OCC的增殖、迁移。

    2.4 IL-10与OCC

    IL-10能抑制T细胞、单核细胞、巨噬细胞等免疫细胞的活性,限制或终止体内炎症反应,同时增强拮抗剂作用,是一种强大的抗炎因子。IL-10能调控NKC、辅助型T细胞、B细胞等多种免疫细胞的增殖、分化,调节机体免疫功能。IL-10也被认为是肿瘤免疫抑制剂,能够抑制树突状细胞活性,减弱其抗原递呈能力,在肿瘤微环境的免疫抑制中承担主要任务。诸多免疫组化实验研究发现,IL-10在OSCC组织中高表达,并与OSCC预后存在密切联系。OCC微环境中以M2型巨噬细胞为主的患者更容易发生局部免疫抑制,并极有可能发生颈部淋巴转移,最终导致患者的低生存率。而M2型巨噬细胞正是通过分泌抑制性细胞因子发挥免疫抑制功能,这类因子中就包含着IL-10。与此同时,有研究指出IL-10基因-819及-592位点多态性改变能增加OCC的患病风险,提示IL-10在OCC的发生中或许扮演了一定角色。

    3. 现状与展望

    OCC状态下唾液中多种IL明显升高,且与OCC的发生、发展、侵袭密切相关。唾液中IL升高是一种多因素产生的结果,包括基因多态性改变、吸烟、槟榔素、细菌及其脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)、溶血磷脂酸、唾液自身等。也有学者认为吸烟对唾液中IL的改变无显著意义。IL大多来自成纤维细胞及免疫细胞,也有部分由肿瘤细胞产生。这或许可以解释Kamatani等发现的Il-1β在OCC术前术后存在明显改变,而Sato等却未发现IL-6术前术后的明显改变。具体哪些IL可由OCC细胞产生仍需进一步研究。

    IL-1β能激活核因子κB(nuclear factor-κB,NF-κB)通路,促进IL-6及IL-8的表达和分泌。IL-10作为一种抗炎因子,能抑制IL-1、IL-6、IL-8等的生成。除此之外,唾液中众多的IL之间是否存在更多的关系?这种关系与OCC的发生、发展存在何种关联,尚需要进一步深入的探索。IL-1、IL-6、IL-8及IL-10在OCC发生、发展、侵袭、转移中起积极作用。动物实验发现IL-12能抑制OCC生长,甚至诱导退化,该研究建立鼠OCC模型后,IL-12处理的实验组通过干扰素-γ(interferon-γ,IFN-γ)和CD80+共刺激分子发挥肿瘤抑制作用,呈现出肿瘤退化趋势。IL-12能够增强细胞毒性T细胞生成力及活性,促进NKC成熟,在细胞介导的抗肿瘤免疫中承担重要责任。

    尽管如此,OCC唾液中IL-12的改变尚未见报道,与IL-12一样发挥抑癌的IL也亟待探寻。综上所述,OCC状态下唾液中较多IL浓度发生明显改变,这些IL用于OCC早期诊断的生物学标志物具有相当潜力。同时,这些IL通过免疫细胞、生物大分子、基因等层面在OCC的发生、发展、侵袭、转移中发挥着各自的作用,应用IL受体拮抗剂能抑制OCC增殖、侵袭。深层次挖掘IL与OCC的关系,研发IL相关药物,在预防治疗OCC方面具有长远的意义。

编辑: 陆美凤

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